车载顶置式多光束激光天然气泄漏遥测仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型的目的在于提供一种车载顶置式多光束激光天然气泄漏遥测仪，解决了长距离天然气管线巡检需要消耗大量人力及人工巡检带来的交通安全等技术问题。该系统基于可调谐二极管吸收光谱技术，包括云台及激光遥测仪。其中云台控制激光遥测仪的方位，实现对不同目标、不同距离的探测，遥测仪发出的扇形光束可以对燃气管线进行更大范围的覆盖，极大减小漏检概率，当某一位置的甲烷浓度值高于设定值时，GPS模块获取实时地理坐标，GPRS通信模块将浓度信息和坐标值传回监控室，同时车载地图对泄漏点进行标记，方便日后排查及维修。
【专利说明】
车载顶置式多光束激光天然气泄漏遥测仪
技术领域
[0001]本实用新型属于天然气泄漏检测领域，具体为一种车载顶置式多光束激光天然气泄漏遥测仪。
【背景技术】
[0002]随着能源的大量开发与利用，甲烷气体对居民的工作和生活的影响越来越大。伴随我国燃气到户工程的普及，因燃气管线中燃气泄漏造成的人员、财产的损失事件日趋增多。政府，企业及社会对燃气管道安全及环保的日益重视，燃气管道的安全巡检，尤其是泄漏检测越来越显得重要。
[0003]当前天然气管道泄漏检测用的气体传感器中，化学传感器居多，但其普遍具有响应时间长、易中毒及易受其它气体干扰等缺点。并且由于天然气管道距离长，巡检需要消耗大量的人力物力。
[0004]近年来，光谱吸收技术理论的广泛应用，使得激光器检测甲烷气体浓度已经成为一种趋势。因此，如何充分利用光谱技术实现天然气管道的快速、广泛、准确的检测将是一个具有良好应用前景的课题。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种车载顶置式多光束激光天然气泄漏遥测仪，解决长距离天然气管线巡检需要消耗大量人力及人工巡检带来的交通安全等技术问题。
[0006]本实用新型是采用如下技术方案实现的:一种车载顶置式多光束激光天然气泄漏遥测仪，包括一个激光遥测仪;所述激光遥测仪包括光机收发装置、信号处理装置和数据收发装置;所述的光机收发装置包括激光器、分束器、与分束器出射端相配的多个第一准直器、凹面反射镜和探测器组;激光器出射端与分束器入射端相连接;分束器的每个出射端均通过光纤与一个第一准直器相连接;所述凹面反射镜的反射面位于第一准直器出射端的后方以收集经第一准直器出射的探测激光的散射光;所述探测器组安装在凹面反射镜的聚光焦点上;所述的信号处理装置包括信号处理主板;探测器组的信号输出端与信号处理主板的信号输入端相连接;所述的数据收发装置包括GPS定位和GPRS通讯模块;所述信号处理主板的信号输出端与GPS定位和GPRS通讯模块的信号输入端相连接。
[0007]针对现有技术存在的问题，本实用新型公布了一种车载顶置式多光束激光天然气泄漏遥测仪，用于对燃气管道的泄露情况进行快速、准确的检测。所述车载顶置式多光束激光天然气泄漏遥测仪能以时速40km/h对燃气管线沿线检测。检测的甲烷气体灵敏度达到5ppm_m，同时能将泄露处的空间位置等参数，同步反馈给燃气管道监控室，能及时高效定点指示城市燃气管线的泄漏情况，减少因燃气泄漏而造成的人员和财产损失。结合数字城市系统，将能更有效、更直观展示泄漏位置、严重程度的时序变化，利于指挥决策者对事故的处置。本实用新型不光可用于天然气泄漏的检测，也可用于其它气体的检测。
[0008]进一步的，所述多个第一准直器呈扇形排列且扇形面位于竖直面内以使出射的多束探测激光呈一个扇形排布。
[0009]激光通过分束器进行等比例分束，经过多个准直器准直后呈扇形打在地面，可以实现对路边管线更大范围的覆盖，多光束中任意一束检测到泄漏，即可判定该区域存在泄漏可能性，减小漏检概率。
[0010]激光收集系统由凹面反射镜对地面散射回的激光信号进行收集，然后将激光汇聚在探测器表面，信号处理装置对接收到的吸收信号进行处理，反演出实时的甲烷浓度值。
[0011]系统中的GPS定位和GPRS通讯模块，当某一地点的浓度值高于设定的报警值时，GPS获取实时坐标值，然后经过GPRS通讯模块将数据打包发送至终端监测系统，便于巡线人员进一步排查及维修。
[0012]进一步的，还包括指示激光器以及与指示激光器相连接的第二准直器;所述第二准直器设在最下方的第一准直器的下方且出射方向与该第一准直器的出射方向平行。
[0013]指示激光器发射的指示激光用于对检测位置进行辅助定位，精确确定检测位置特别是发生泄漏的管道位置。
[0014]进一步的，所述激光遥测仪还包括一个水平设置且前后端开口的筒状外壳;所述信号处理主板安装在外壳的内侧壳体上，所述激光器、分束器、指示激光器以及GPS定位和GPRS通讯模块均安装在信号处理主板的上方;所述多个第一准直器以及第二准直器均通过支架和透明窗片安装在外壳的前端口且出射端朝向外侧;所述的凹面反射镜安装在外壳的后端口且反射面朝向外壳前端。
[0015]如图1所示，本实用新型所述的激光遥测仪设有一个外壳，外壳的前后端分别设有准直器和凹面反射镜;其余装置均安装在外壳内部，便于各部件的集成以及装配。
[0016]进一步的，还包括云台；所述激光遥测仪通过外壳固定在云台之上。
[0017]激光遥测仪可以跟随云台进行360度自由旋转及俯仰角调节，可以实现对车辆四周不同方位进行检测。
[0018]巡线人员根据坐标位置对泄漏区域进行进一步排查，可以有效的提高长距离天然气输送管线的巡检效率，极大的减小人力成本，同时扇面光束的分布方式在很大程度上减小了机动车快速行进过程中的漏检概率。
[0019]检测车沿着天然气管网以小于40km/h的速度行驶，由于管线位置不固定，因而扇形光束极大提高了检测概率，如果检测车一侧25m范围内的管线有天然气泄漏，系统就可以捕捉到泄漏气体，并对泄漏点进行定位，方便后续排查。本系统可以有效的解决长距离天然气管线巡检需要消耗大量人力及人工巡检带来的交通安全等问题。
【附图说明】
[0020]图1本实用新型所述激光遥测仪的结构示意图。
[0021]图2本实用新型具体应用时结构示意图。
[0022]1-凹面反射镜，2-探测器组，3-信号处理主板，4-激光器，5-分束器，6_第一准直器，7-光纤，8-同轴电缆，9-GPS定位和GPRS通讯模块，10-指示激光器，11-云台，12-激光遥测仪，13-第二准直器，14-外壳，15-泄漏气体，16-燃气管线。
【具体实施方式】
[0023]—种车载顶置式多光束激光天然气泄漏遥测仪，包括一个激光遥测仪12;所述激光遥测仪12包括光机收发装置、信号处理装置和数据收发装置;所述的光机收发装置包括激光器4、分束器5、与分束器5出射端相配的多个第一准直器6、凹面反射镜I和探测器组2;激光器4出射端与分束器5入射端相连接;分束器5的每个出射端均通过光纤7与一个第一准直器6相连接;所述凹面反射镜I的反射面位于第一准直器6出射端的后方以收集经第一准直器6出射的探测激光的散射光;所述探测器组2安装在凹面反射镜I的聚光焦点上;所述的信号处理装置包括信号处理主板3;探测器组2的信号输出端与信号处理主板3的信号输入端相连接;所述的数据收发装置包括GPS定位和GPRS通讯模块9;所述信号处理主板3的信号输出端与GPS定位和GPRS通讯模块9的信号输入端相连接。
[0024]所述多个第一准直器6呈扇形排列且扇形面位于竖直面内以使出射的多束探测激光呈一个扇形排布。
[0025]还包括指示激光器10以及与指示激光器10相连接的第二准直器13;所述第二准直器13设在最下方的第一准直器6的下方且出射方向与该第一准直器6的出射方向平行。
[0026]所述激光遥测仪12还包括一个水平设置且前后端开口的筒状外壳14;所述信号处理主板3安装在外壳14的内侧壳体上，所述激光器4、分束器5、指示激光器10以及GPS定位和GPRS通讯模块9均安装在信号处理主板3的上方;所述多个第一准直器6以及第二准直器13均通过支架和透明窗片安装在外壳14的前端口且出射端朝向外侧;所述的凹面反射镜I安装在外壳14的后端口且反射面朝向外壳14前端。如图1所示，透明窗片安装在外壳14的前端口，用于固定第一、第二准直器，并且便于探测激光的散射光透过。
[0027]还包括云台11;所述激光遥测仪12通过外壳14固定在云台11之上。
[0028]所述激光器4采用可调谐二极管激光器;所述探测器组2通过同轴电缆8和信号处理主板3相连接。
[0029]当探测光束通过光路中的特定化合物时，只有那些频率相符的辐射光被吸收，从而产生特征吸收带，得到一个光谱吸收图，就像“指纹”一样，可以用来确定化合物的浓度。探测光束的散射光被反射回凹面反射镜I后被探测器组2采集并转换为相应的电信号输入至信号处理主板3。信号处理主板3对采集到的特征吸收光谱进行解析，从而得到实时的甲烷浓度数据。信号处理主板所采用的对光谱进行分析进而得出待测气体(甲烷)浓度的方法是本领域所公知的技术，所采用的软件也是公知软件。所述的数据收发装置包括GPS定位和GPRS通讯模块，当检测到高浓度数据时，GPS定位和GPRS通讯模块获取实时地理坐标值，并将信息及时传送回监控室，便于日后排查及维修。
[0030]探测器采用多个联用的方式，以增加凹面镜接收视场。
[0031]本实用新型的工作流程如下:
[0032]系统开机时自检和进行本底噪声水平计算，用于本底浓度扣除。由于城市燃气管道一般位于道路绿化带及人行道下方，调节云台方位，通过指示激光定位，使扇形光束能够覆盖整个绿化带或者人行道。当车辆沿着管线前进时，如某一位置有气体泄漏，则检测仪即将地理坐标发送回监控室，同时车载地图对该位置进行标记，便于排查维修。
[0033]由于探测光束呈扇形覆盖整个绿化带或者人行道，如果任意一束激光检测到泄漏，即可判定该位置存在泄漏可能性，这种方式可以极大的减小漏检概率。
【主权项】
1.一种车载顶置式多光束激光天然气泄漏遥测仪，其特征在于，包括一个激光遥测仪(12);所述激光遥测仪(12)包括光机收发装置、信号处理装置和数据收发装置;所述的光机收发装置包括激光器(4)、分束器(5)、与分束器(5)出射端相配的多个第一准直器(6)、凹面反射镜(I)和探测器组(2);激光器(4)出射端与分束器(5)入射端相连接;分束器(5)的每个出射端均通过光纤(7)与一个第一准直器(6)相连接;所述凹面反射镜(I)的反射面位于第一准直器(6)出射端的后方以收集经第一准直器(6)出射的探测激光的散射光;所述探测器组(2)安装在凹面反射镜(I)的聚光焦点上;所述的信号处理装置包括信号处理主板(3);探测器组(2)的信号输出端与信号处理主板(3)的信号输入端相连接;所述的数据收发装置包括GPS定位和GPRS通讯模块(9);所述信号处理主板(3)的信号输出端与GPS定位和GPRS通讯模块(9)的信号输入端相连接。2.如权利要求1所述的车载顶置式多光束激光天然气泄漏遥测仪，其特征在于，所述多个第一准直器(6)呈扇形排列且扇形面位于竖直面内以使出射的多束探测激光呈一个扇形排布。3.如权利要求2所述的车载顶置式多光束激光天然气泄漏遥测仪，其特征在于，还包括指示激光器(10)以及与指示激光器(10)相连接的第二准直器(13);所述第二准直器(13)设在最下方的第一准直器(6)的下方且出射方向与该第一准直器(6)的出射方向平行。4.如权利要求3所述的车载顶置式多光束激光天然气泄漏遥测仪，其特征在于，所述激光遥测仪(12)还包括一个水平设置且前后端开口的筒状外壳(14);所述信号处理主板(3)安装在外壳(14 )的内侧壳体上，所述激光器(4 )、分束器(5 )、指示激光器(1 )以及GPS定位和GPRS通讯模块(9)均安装在信号处理主板(3)的上方;所述多个第一准直器(6)以及第二准直器(13)均通过支架和透明窗片安装在外壳(14)的前端口且出射端朝向外侧;所述的凹面反射镜(I)安装在外壳(14)的后端口且反射面朝向外壳(14)前端。5.如权利要求4所述的车载顶置式多光束激光天然气泄漏遥测仪，其特征在于，还包括云台(11);所述激光遥测仪(12)通过外壳(14)固定在云台(11)之上。6.如权利要I?5任一项所述的车载顶置式多光束激光天然气泄漏遥测仪，其特征在于，所述激光器(4)采用可调谐二极管激光器;所述探测器组(2)通过同轴电缆(8)和信号处理主板(3)相连接。
【文档编号】F17D5/02GK205424432SQ201620184387
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】袁松, 李明星, 常代有
【申请人】山西中科华仪科技有限公司